Las células de quimioluminiscencia electrogenerada (ECL), caracterizadas por su naturaleza autoemisiva, han despertado un gran interés para posibles aplicaciones de visualización debido a su estructura sencilla y su sencillo proceso de fabricación. Estas celdas se crean intercalando una capa emisora a base de solución entre dos electrodos transparentes. Sin embargo, en comparación con otros dispositivos autoemisores como los diodos emisores de luz (LED) y los LED orgánicos, el rendimiento luminiscente de las células ECL sigue siendo deficiente y actualmente está experimentando mejoras.
Por el contrario, los complejos de iridio se utilizan ampliamente en LED orgánicos eficientes debido a su capacidad para producir emisiones fosforescentes a temperatura ambiente a partir de sus estados excitados. Los colores de emisión se pueden ajustar fácilmente cambiando los ligandos, y los investigadores han explorado sus propiedades utilizando métodos tanto teóricos como experimentales.
En un estudio reciente dirigido por el profesor asociado Takashi Kasahara y Nanami Ichinohe, estudiante de maestría en la Universidad de Hosei, y que incluye colaboradores de la Universidad de Fukui y la Universidad Nacional Cheng Kung, los investigadores han diseñado con éxito una célula ECL altamente luminiscente utilizando un complejo de iridio y un mediador. Este estudio ha sido publicado en la revista Electrochemistry .
Según el Dr. Kasahara, "ECL es un fenómeno de emisión de luz inducido por una reacción de transferencia de electrones entre el anión radical y el catión del material luminiscente. Aunque las soluciones ECL convencionales se han preparado típicamente disolviendo cantidades específicas de un único material luminiscente en un disolvente orgánico, en este estudio hemos preparado una solución que contenía dos materiales luminiscentes."
Los dos materiales luminiscentes empleados en el estudio fueron un complejo de iridio fosforescente de color amarillo (Ir(BT)2 (acac)) y un material fluorescente retardado activado térmicamente (TADF) de color azul cielo, etiquetado como 2CzPN, que sirve como mediador redox. Para la configuración experimental, se crearon y evaluaron tres variaciones de soluciones ECL utilizando células de microfluidos desarrolladas por el equipo de investigación. Entre estas soluciones, dos contenían exclusivamente el complejo de iridio y el mediador, mientras que la tercera incorporaba ambos componentes.
La celda ECL de microfluidos, que incorpora ambos componentes, mostró una emisión ECL de color amarillo intenso que surge de una reacción de transferencia de electrones entre el catión radical de Ir(BT)2 (acac) y el anión radical de 2CzPN. Se observó que alcanzaba una luminancia máxima superior a 100 cd m −2 y una eficiencia de corriente máxima de 2,84 cd A −1 .
Estos valores representan los valores más altos informados para células ECL basadas en un complejo de iridio. En particular, la luminancia de esta celda superó la de la celda ECL sin 2CzPN en más de dos órdenes de magnitud. En 2023, los autores también mejoraron el rendimiento luminiscente de la celda ECL fluorescente amarilla mediante el uso del mediador. Esto llevó a los autores a concluir que el sistema ECL desarrollado se aplica no sólo a materiales fluorescentes sino también a materiales fosforescentes.
"Esperamos que este sistema ECL que utiliza el mediador redox sea investigado activamente por muchos grupos de investigación en todo el mundo y contribuya a futuras (probablemente dentro de varias décadas), aplicaciones de pantallas autoemisivas altamente luminiscentes y eficientes basadas en soluciones", dice Dr. Kasahara.
En resumen, los investigadores han diseñado con éxito una célula ECL fosforescente de color amarillo que incorpora un complejo de iridio y un mediador redox. Esta celda exhibe la luminancia más alta jamás reportada para celdas basadas en complejo de iridio y se espera que allane el camino para el desarrollo de pantallas basadas en ECL de próxima generación.
Más información: Nanami ICHINOHE et al, Célula de quimioluminiscencia electrogenerada fosforescente amarilla basada en un complejo de iridio ciclometalado con un mediador redox, Electroquímica (2024). DOI:10.5796/electroquímica.23-00147
Proporcionado por la Universidad Hosei
